JP2001159424A - 軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軸方向中央部の内径に回転軸と接触しない隙間
を設け、両端部に軸支面を形成した焼結含油軸受におい
て軸支面の気孔量を均等化させて回転軸の支持力を安定
化させ、潤滑油の浪費が少ない軸受を提供する。 【解決手段】テーパ状絞り形成部２１に軸支素材１０を
圧入したのち軸受素材１０の端面を軸方向に加圧して、
軸受素材の軸方向寸法の１〜５％以下の縮み量で圧縮す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密機器に内蔵さ
れるスピンドルモータの駆動軸等、比較的高速で回転す
る軸を高精度で支持する場合に用いて好適な焼結含油軸
受の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】精密機器に内蔵されるスピンドルモータ
の駆動軸等に用いられる焼結含油軸受として、軸受の軸
方向中央部の内径に回転軸と接触しない隙間（以下、中
逃げ部と言う）を設け、両端部に軸支面を形成して、２
個の軸受機能を精度よく一体に具備した焼結含油軸受が
ある。この種の焼結含油軸受の製造方法としては、軸受
素材の軸方向の一端部または両端部の外径を成形型に形
成されたテーパ状絞り形成部に圧入することにより、端
部の外径をテーパ状に縮小させて絞り部を形成し、この
絞り部の内径面をコアロッドに圧接させて軸支面を形成
する方法がある。

【０００３】例えば特開平３−２４０９０１号公報に
は、圧粉成形により得られる筒状成形物として、一端側
の内径を軸受面とし、他端側の外形面にその他端に向か
って小径となるテーパ面を形成したものを焼結した後、
内径にコアーピンを挿入した状態で、端部にテーパ面を
形成した金型内に押し込んで軸方向に圧縮し、内径面が
コアーピンに沿うまで塑性変形させる焼結含油軸受の製
造技術が開示されている。

【０００４】また、特開平６−２３８３８１号公報に
は、軸受体の挿通孔にサイジングバーを配置し、軸受体
の端部を加圧加工して挿通孔の端部にサイジングバーの
外径と等しい小径部を形成する技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の製造方法で形成
された軸受の軸支面をよく観察すると、中逃げ部側（奥
側）の軸支面が密になり、端面側の軸支面が粗になりや
すい。その理由は軸受素材がテーパ状絞り形成部に圧入
される際に生じる肉の塑性変形の方向が中逃げ部側（奥
側）に向かう斜め方向になることによるものと考えられ
る。

【０００６】このように軸支部の端面側の密度が低く軸
支面が粗であることは、端面付近で潤滑油の浸み出しが
活発になるから、潤滑油が軸受要素の外へ浪費しやすく
なる。また、回転軸と軸支面との間の油圧が端面側で低
下するから回転軸を支持する支持力が不安定となる等の
原因になる。

【０００７】本発明は、このような問題点を解消し、軸
支面の気孔量を均等化させて回転軸の支持力を安定化さ
せ、潤滑油の浪費を少なくした軸受の製造方法を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その特徴とする技術手段
は、軸方向一端部又は両端部にテーパ状絞りを形成した
型内に円筒状の軸受素材を圧入して素材端部の外径を縮
小させ、その内径面をコアロッドに圧接させて軸支面を
形成する軸受の製造方法において、前記テーパ状絞り形
成型に素材を圧入したのち、素材の端面を軸方向に加
圧、圧縮することを特徴とする軸受の製造方法である。

【０００９】本発明は、円筒状の軸受素材にコアロッド
を挿入し、この円筒状素材を、軸方向一端部又は両端部
を成形型に形成されたテーパ状絞り形成部に円筒状素材
を圧入し、端部の外径を縮小させて絞り部を形成すると
共に、この絞り部の内径面をコアロッドに圧接させて回
転軸を支持する軸支面を形成し、一方、この軸支面に隣
接する軸方向中央部の内径面に回転軸と接触しない中逃
げ部を形成する軸受の製造方法に適用されるものであ
る。そして、前記テーパ状絞り形成部に素材を圧入した
のち素材の端面を軸方向に加圧して、素材の軸方向寸法
を圧縮することを特徴としている。この圧縮量は形成し
た軸支面の密度や気孔量を均等化させるもので軸受素材
の材料、特性、寸法等に応じて適正値を定めることがで
きるが、概ね軸受素材の長さの５％以下の縮み量とする
のがよい。また、下限も同様に定めることができ、軸受
素材の長さの１％以上とすれば好適である。

【００１０】成形型に形成されるテーパ状絞り形成部の
テーパは、軸受素材の肉厚によっても異なるが、通常、
角度１０〜４０°（軸心に対する傾きが５〜２０°）程
度である。このような絞り形成部に円筒状の軸受素材を
押し込むと、成形型面に倣って軸受素材の外径は縮怪
し、その変形は軸受素材の内径に達してコアロッドに当
接する。内径の縮径は端面側から奥側に向かって進む
が、押し込みの途中段階から最終段階にかけては、テー
パ面からほぼ直角方向（奥側）に向かって塑性変形す
る。さらに、コアロッドを固定した状態で軸受素材を押
し込む形態では、軸受素材はコアロッドの軸方向に移動
するから、コアロッドに圧接している軸受素材の肉は奥
側に向かって移動することになる。その結果、軸支面の
気孔量は奥側が少なく端面側が多い状態となっている。
本発明では、このような状態において端面を圧縮する。

【００１１】端面の圧縮によって軸受素材の変形は気孔
量の多い端面付近が活発であり気孔量を減少させる。圧
縮量は、上述のように軸受素材の全長寸法（軸方向長
さ）の５％程度が最大で、それより大きくすると、軸受
素材の変形は中逃げ部まで及んで中逃げ部を縮径させる
ため好ましくない。また、圧縮量が軸受素材の全長寸法
１％に満たないと端面寄りの軸支面気孔量の減少が明確
に行われない。軸受素材が青銅系材料で通常の密度であ
れば全長寸法の２〜３％が最適となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１から図５は、軸受に軸支部及
び中逃げを形成するための成形装置と圧縮過程の手順を
説明する縦断面図である。成形装置は成形型２０、コア
ロッド３０、下パンチ４０、上パンチ５０からなってい
る。成形型２０は内孔の下方にテーパ状絞り形成部２１
があり、図４に示す最大絞り部２１ａより下方は下パン
チ４０が嵌合する小径孔となっている。

【００１３】図１に示す円筒状の軸受素材１０は、外径
が均一で、内径の上部に内径小径部１１、軸方向の中間
部と下部が内径大径部１２となっているものである。軸
受素材１０の外径は成形型２０の内孔径に嵌合する程度
又は僅かに大きめに設定され、内径小径部１１はコアロ
ッド３０の外径より小径で、内径大径部１２はコアロッ
ド３０の外径より大径に設定されている。

【００１４】図２に示す軸受素材１０は、外径の上部に
外径大径部１３を備え、外径の軸方向の中間部と下部が
均一径となっている。外径大径部１３は成形型２０の内
孔径より大きい。また、内径は均一でコアロッド３０の
外径より大径に設定されている。これらの軸受素材１０
は、焼結体または一旦サイジングしたものが用いられ
る。

【００１５】図３は、図１又は図２の軸受素材を成形型
２０内に押し込んだ状態を示している。軸受素材１０の
形状が図１に示す形態では、軸受素材１０の内径小径部
１１は、コアロッド３０によって押し拡げられて気孔状
態が均質な軸支面１４を形成する。一方、軸受素材１０
の下端は、テーパ状絞り形成部２１に倣って押し込まれ
て縮径し、これに伴って下方から奥に向かってコアロッ
ド３０に圧接する。また、軸受素材１０が押し込まれる
最中に、コアロッド３０に圧接した軸支面１５はコアロ
ッド３０でしごかれて、軸支面は奥部（中逃げ部方向）
へと押される。軸受素材１０の形状が図２に示す形態で
は、外径大径部１３が成形型２０内に圧入されて縮径
し、これに伴ってその内径が奥から上方端面側に向かっ
てコアロッド３０に圧接する。そのため軸支面１４の端
面側（図３の上方）気孔量は奥側より密に形成される。
素材下端部のテーパ状絞り形成部２１による縮径は前述
したと同様である。

【００１６】図４は、図３の絞り部１７付近を拡大表示
したものである。テーパ状絞り形成部２１に軸受素材１
０が押し込まれて縮径し、コアロッド３０に圧接して軸
支面１５が形成されている。この軸支面１５は、前述し
たように、変形方向が内径の奥方向になるため、内径の
縮径はテーパ状絞り形成部２１の始まり部分よりも少し
奥部（中逃げ部方向）にまで形成されている。軸支面１
５の中間より奥側（中逃げ部方向）はコアロッド３０の
外径に比較的強く圧接して気孔が少ない（小さい）表面
を形成しているが、下パンチ４０寄りの最大絞り部２１
ａに対応する付近は比較的気孔が多い（大きい）表面を
形成している。圧入された軸受素材１０の下端面は最大
絞り部２１ａより下方まで侵入している。

【００１７】本発明では、次に、図４に示すような状態
から、図５に示すように、下パンチ４０を突き上げて、
軸受素材１０の下端端面を圧縮する。この圧縮により下
パンチ４０側の円筒部が消滅している。圧縮によって下
パンチ４０に近い端部軸支面１５ａが緻密化され、軸支
面１５の他の部分（奥部軸支面１５ｂ）と均質な気孔状
態を形成する。圧縮量が少ないと緻密化は少ないのは当
然である。圧縮量を大きくすると軸受素材１０の変形は
中逃げ部１６にまで影響し、ついには中逃げ部１６の中
間部から順にコアロッド３０に当接することになる。中
逃げ部１６を著しく狭くすると、使用したときに潤滑油
の粘性抵抗が上がって摩擦抵抗が大きくなりったり不安
定になるから好ましくない。圧縮量（縮み量）は通常の
軸受では軸受全長寸法の２〜３％程度が適当である。

【００１８】図４及び図５の例では、テーパ状絞り形成
部２１に圧入された軸受素材１０の下端面は最大絞り部
２１ａより下方まで侵入して円筒部を形成させて、端面
圧縮は、その円筒部を消滅させているが、圧入されたと
きに円筒部が形成されない状態、端面圧縮して円筒部が
残る状態であっても、軸受形状に支障なければ採用する
ことができる。

【００１９】図６から図８は、上下にテーパ状絞り形成
部２１を備えた成形装置により円筒状の軸受素材１０に
軸支部１４，１５及び中逃げ部１６を形成するための圧
縮過程の手順を説明する縦断面図である。成形装置は、
下側は成形型２０、下パンチ４０、コアロッド３０から
なり、上方は成形型２０、上パンチ５０から構成されて
いる。成形型２０内孔に上下にテーパ状絞り形成部２１
があることは図１に示したと同様である。また、下側の
成形型２０を除いてはそれぞれ上下動（進退）可能とな
っている。

【００２０】図６に示す円筒状の軸受素材１０は、内外
径とも均一で、軸受素材１０の内径はコアロッド３０の
外径より大きく設定されている。図６は、コアロッド３
０を軸受素材１０に差し込んだ後、上方の成形型２０及
び上パンチ５０を下降させる状態を示している。

【００２１】次に図７は、上方の成形型２０及び上パン
チ５０を更に下降させて、上下のテーパ状絞り形成部２
１に軸受素材１０が押し込まれて縮径し、コアロッド３
０に圧接して軸支面１４，１５が形成されている。圧入
された軸受素材１０の上下の端面は上下各成形型２０の
最大絞り部２１ａより上下ともパンチ寄りまで侵入して
いて円筒部を形成している。また、軸受素材１０の中間
部外径は太くなる。この圧縮過程においては、図４で説
明したと同様に、軸受素材１０の上下の縮径は内径の奥
方向になるため、奥部軸支面１４ｂ，１５ｂに比べて端
部軸支面１４ａ，１５ａの気孔量が多い表面をしてい
る。

【００２２】図８は、上パンチ５０及び下パンチ４０を
軸受素材１０側にそれぞれ前進させて、両端面を圧縮し
た状態である。この圧縮で軸受素材１０の上下とも端部
外径の円筒部が消滅し、端部軸支面１４ａ，１５ａの気
孔量が減少し、軸支面全体が均質な気孔状態を形成す
る。

【００２３】図８の状態から、上側の成形型２０及び上
パンチ５０を上昇させ、下パンチ４０を上昇させるか、
またはコアロッド３０を下降させたのち下パンチ４０を
上昇させることにより軸受素材１０は離型される。

【００２４】図９は、その他の実施の形態を説明するた
めの軸受素材１０の形状の例を示したものである。図９
（ａ）は、図１に示した軸受素材の内径小径部側にフラ
ンジを備えた形状をしている。この場合、成形型がフラ
ンジ部を収納するに必要な内孔部を備える以外は図１の
場合と同様である。図９（ｂ）は、図２に示した軸受素
材の外径大径部が一層大きく、フランジとなっている形
状である。成形型がフランジ部を適量に縮径するのに必
要な内孔部を備えている以外は図１の場合と同様にして
製作することができる。

【００２５】なお、以上の説明では端面部の内外の面取
りを省略して説明してあるが、実際には、成形型孔への
挿入性、ハウジングへの組立性などから、面取りが設け
られている。面取りがあっても本発明における作用や効
果はなんら異なるところはない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
絞り部と共に軸支面を形成して２点支持構造の軸受を製
造するにあたり、絞り部を形成したのちに端部を圧縮し
て緻密化させるので、軸支面の密度を均質化させること
ができ、その結果、回転軸の支持力を安定化させ、潤滑
油の浪費を少なくさせることができるといった効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る軸受の形状及び成形装
置を示す縦断面図である。

【図２】本発明の別の実施形態に係る軸受の形状及び成
形装置を示す縦断面図である。

【図３】本発明の実施形態に係る軸受素材を成形装置に
挿入した状態を示す縦断面図である。

【図４】本発明の実施形態における図３の絞り部を拡大
した縦断面図である。

【図５】本発明の実施形態における端面圧縮した状態を
示す縦断面図である。

【図６】本発明の他の実施例の成形工程を示す縦断面図
である。

【図７】本発明の他の実施例の成形工程を示す縦断面図
である。

【図８】本発明の他の実施例の成形工程を示す縦断面図
である。

【図９】本発明に係る軸受素材の他の形態を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１０ 軸受素材 １１ 内径小径部 １２ 内経大径部 １３ 外径大径部 １４，１５ 軸支面 １４ａ，１５ａ 端部軸支面 １４ｂ，１５ｂ 奥部軸支面 １６ 中逃げ部 １７ 絞り部 ２０ 成形型 ２１ テーパ状絞り形成部 ２１ａ 最大絞り部 ３０ コアロッド ４０ 下パンチ ５０ 上パンチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向一端部又は両端部にテーパ状絞り
   を形成した型内に円筒状の軸受素材を圧入して素材端部
   の外径を縮小させ、その内径面をコアロッドに圧接させ
   て軸支面を形成する軸受の製造方法において、前記テー
   パ状絞り形成型に素材を圧入したのち、素材の端面を軸
   方向に加圧、圧縮することを特徴とする軸受の製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記圧縮量が軸受素材の軸方向寸法の１
   〜５％である請求項１記載の軸受の製造方法。